Ni3B as a highly efficient and selective catalyst for the electrosynthesis of hydrogen peroxide
Ni3B as a highly efficient and selective catalyst for the electrosynthesis of hydrogen peroxide
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Ni3B作为一种高效、选择性的催化剂用于电合成过氧化氢
DOI：
10.1016/j.apcatb.2020.119371
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发表时间：
2020-12
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Baibiao Huang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Fahao Ma;Shuhua Wang;Xizhuang Liang;Cong Wang;Fengxia Tong;Zeyan Wang;Peng Wang;Yuanyuan Liu;Ying Dai;Zhaoke Zheng;Baibiao Huang
双电子氧还原反应(2E−ORR)电催化合成过氧化氢是一种较理想的就地生产过氧化氢的方法。其中，Ni3B是一种活性好、选择性好、稳定性好的催化剂，与可逆氢电极相比，其选择性高达90%以上，起始电势∼为0.7 V。此外，在0.52 V(RHE)下，Ni3B的质量活度约为16.5Ag-1，与某些贵金属合金相当。我们的实验结果表明，Ni3B的高性能源于Ni和B原子的合金化过程。密度泛函理论计算表明，与Ni相比，高电负性的B原子降低了费米能级附近的Ni-3d轨道的态密度，从而优化了OOH*的结合能，使Ni3B成为两电子ORR的高效稳定催化剂。
Electrocatalytic synthesis of hydrogen peroxide (H2O2) via the two-electron oxygen reduction reaction (2e−ORR) is an ideal method for the on-site H2O2production. Herein, Ni3B is identified as an active, selective, and stable catalyst for ORR to generate H2O2, which exhibits a high selectivity of over 90 % and an onset potential of ∼0.7 V versus the reversible hydrogen electrode (RHE). Furthermore, the mass activity of Ni3B is about 16.5 A g-1at 0.52 V (RHE), which is comparable to some noble metal alloys. Our experimental results suggest that the high performance of Ni3B originates from the alloying process of Ni and B atoms. The density functional theory calculations reveal that the inner B atoms with high electronegativity decrease the state density of Ni-3d orbital near the Fermi level relative to Ni, which optimizes the binding energy of OOH* and makes Ni3B a highly efficient and stable catalyst for the two-electron ORR.
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